虛擬環(huán)境中物體碰撞檢測算法研究.pdf

1、虛擬環(huán)境中物體間的碰撞檢測是虛擬現(xiàn)實技術(shù)/計算機動畫技術(shù)/機器人技術(shù)等領(lǐng)域中一個極富挑戰(zhàn)性的問題，其基本任務(wù)是確定虛擬空間中兩個或多個物體彼此之間是否發(fā)生接觸或穿透。盡管針對碰撞檢測問題國內(nèi)外已有了大量的/有價值的/實用的研究成果。但隨著虛擬現(xiàn)實等新領(lǐng)域的涌現(xiàn)以及人們對虛擬環(huán)境真實性要求和用戶交互實時性要求的不斷提高，如何有效地提高碰撞檢測的速度以保持虛擬環(huán)境真實性的問題也日益突出，它也一直是科技工作者研究的熱點問題。 本文在對

2、各類碰撞檢測算法作出全面了解/深入分析的基礎(chǔ)上，針對碰撞檢測技術(shù)目前存在的問題，分別從三個方面，設(shè)計/實現(xiàn)并驗證了一組新的碰撞檢測算法。 提出了一種檢測兩靜態(tài)凸多面體間碰撞方法。該方法利用凸多面體上的任意一點的值可以由凸多面體有限頂點的值表示的特點，將檢測兩凸多面體間是否發(fā)生碰撞問題轉(zhuǎn)化為求目標(biāo)函數(shù)為兩凸多面體間最短距離的非線性規(guī)劃問題，通過計算最短距離值來判斷某時刻兩凸多面體是否發(fā)生了碰撞。此方法不但可以判斷兩凸多面體間碰撞，

3、而且還可以計算穿透距離，實例證明所提的方法是有效的。將基本遺傳算法應(yīng)用于求解這類問題。在對約束條件處理后，通過設(shè)置各種遺傳算子，利用基本遺傳算法求解，并且與用傳統(tǒng)方法計算的結(jié)果進行了比較。實例證明遺傳算法計算速度快，計算精度高，說明了遺傳算法求解此類問題的有效性和快速性。 改進了AABB包圍盒層次樹的存貯結(jié)構(gòu)。用優(yōu)化的AABB包圍盒層次樹來檢測變形物體間碰撞。該方法利用包圍盒中基本幾何體間交互檢測方法，將樹中的包圍盒存貯結(jié)構(gòu)進行

4、了優(yōu)化，去掉葉結(jié)點的存儲信息，從算法的空間復(fù)雜度上進行了優(yōu)化，模擬效果證明該方法的快速性。 大部分碰撞檢測的算法，都試圖減少三角形與三角形之間交互檢測數(shù)目。本文提出的物體三角形與三角形之間交互檢測是從兩方面進行了優(yōu)化。結(jié)合DirectX的特點，通過判斷一點到三角形平面距離以及是否從三角形內(nèi)穿過來判斷兩三角形接觸情況，從而簡化了三角形面片間交互判斷步驟加快了檢測速度，模擬效果證明該方法的有效性；通過判斷兩三角形交線上重疊區(qū)域來判斷